[发明专利]基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构

说明书

技术领域

本发明属于海洋能利用领域，尤其涉及风能-波浪能-潮流能综合利用装置。

背景技术

海上风力能、波浪能和潮流能都是清洁可再生的海洋能源，可利用风力发电装置将风力能转换成电能，利用波浪发电装置将波浪能转换成电能，利用潮流发电装置将潮流能转换成电能。我国东部沿海的海上可开发风能资源约达7.5亿千瓦，不仅资源潜力巨大，而且开发利用市场条件良好，更靠近中国的经济中心。海上风能开发具有节约宝贵土地资源、风力更稳定、风电机组单机容量更大、年有效利用小时数更高、受噪音标准限制更小、运输条件更为便利等优势。风能丰富水域的波浪能资源也很丰富。潮流能作为海洋能的重要组成部分，其具有基本不受天气影响和输出功率较为平稳的优势，近几年潮流能开发有了快速发展。但是，相比于海上风力发电，波浪能发电装置和潮流发电装置的能量转化率较低，单位发电成本较高，一定程度限制了二者的商业化应用。

现有技术中，近海风力发电装置的基础主要有单桩式、多桩式、重力式、导管架式、高桩承台式等固定式支撑平台结构，其中，单桩式平台以其施工便利、建造成本低、适用性强等优势，应用最为广泛。波浪能发电装置主要有：海蛇式、垂荡式、摆动式和坝体式等发电装置；潮流发电装置主要有水平轴潮流发电机和垂直轴潮流发电机两大类。

现有技术的不足是：，波浪能发电装置和潮流发电装置的能量转化率较低，单位发电成本较高，限制了二者的商业化应用。海上风力发电虽具有节约土地资源、单机容量大、年有效利用小时数高、噪音标准限制小、输送条件便利等优势，但还非常缺少将风能发电、波浪能发电和潮流能发电集成为一体的海洋能源综合开发结构系统结构。

发明内容

本发明的目的在于提出一种风力发电、波浪发电和潮流发电集成为一体的结构，使三者共享支撑平台结构和电力传输配套系统。

本发明的目的是这样实现的：基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构，包括单桩平台风力发电结构，单桩平台风力发电结构包括风力机、塔架结构、单桩支撑结构和配套电力传输系统，其特征在于所述基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构还包括设在塔架结构水面处的波浪能发电装置和设在水下的单桩支撑结构上的潮流能发电装置，所述波浪能发电装置与塔架结构通过滑道式接触装置耦合联接，所述滑道式接触装置包括滑轮、滑道和弹簧阻尼器，所述滑道固定在塔架结构外侧面上，滑轮通过滑轮轴安装在波浪能发电装置上，弹簧阻尼器安装在滑轮与安装滑轮位置的波浪能发电装置之间，弹簧阻尼器使滑轮压向滑道；所述潮流能发电装置包括伸臂结构和潮流发电机，潮流发电机安装在伸臂结构的两端，伸臂结构的中心位置通过连接套筒结构与单桩支撑结构耦合连接，通过调整连接套筒结构的扭转角度，实现潮流发电机的水平轴与来流方向一致。

本发明所述基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构，其特征在于所述滑道式接触装置由4～8套的偶数套组成，沿塔架结构外侧面对称布置。

本发明所述基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构，其特征在于所述波浪能发电装置是垂荡式波浪能发电装置。

本发明所述基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构，其特征在于所述垂荡式波浪能发电装置包括活塞结构、液压缸、单向入流阀Ⅰ、单向出流阀Ⅰ、单向入流阀Ⅱ、单向出流阀Ⅱ、节流阀、储能器、液压马达和发电装置，活塞结构的活塞置于液压缸内，液压缸的活塞上侧和下侧分别由通道与液压马达连通，液压缸活塞上侧通道上设有单向入流阀Ⅰ，液压缸活塞下侧通道上设有单向出流阀Ⅰ，上侧通道单向入流阀Ⅰ与液压缸之间的通道上设上侧支通道，上侧支通道与下侧通道单向出流阀Ⅰ与液压马达之间的通道连通，上侧支通道上设有单向出流阀Ⅱ，下侧通道单向出流阀Ⅰ与液压缸之间的通道上设下侧支通道，下侧支通道与上侧通道单向入流阀Ⅰ与液压马达之间的通道连通，下侧支通道上设有单向入流阀Ⅱ，上侧通道单向入流阀Ⅰ与液压马达之间通道和下侧通道单向出流阀Ⅰ与液压马达之间通道之间连接一节流阀，上侧通道和下侧通道与液压马达连接端分别设有储能器，液压马达与发电装置连接。利用波浪能发电装置与塔架结构相对垂向运动带动活塞结构运动，活塞结构的往复运动使液压箱内的液体分别经单向入流阀Ⅰ(反向时：经单向入流阀Ⅱ)和节流阀进入液压马达，驱动其旋转，从而带动发电机发电，节流阀和蓄能器主要起到稳定液压系统压力及保护液压系统安全的作用。

本发明所述基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构，其特征在于所述顶部风力机是MW级变速变桨海上风力机。